基于PCHD模型和滑模控制的表贴式永磁同步电机控制系统设计*

苏良昱

(许昌学院，河南 许昌461000)

摘要：为提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)系统的稳定性、抗干扰能力和鲁棒性，基于PCHD原理建立了表贴式永磁同步电机的数学模型。基于滑模控制理论，提出了一种表贴式永磁同步电机的速度调整和估计算法，并设计了速度滑模控制器；同时利用滑模观测器估计电机速度；最后采用MATLAB进行了仿真分析。仿真结果表明： 电机估计转速与给定转速能够较好地吻合，电机速度跟踪性能较好，基于该速度调节和估计策略的控制系统具有较好的抗干扰性能。

关键词：表贴式永磁同步电机； PCHD； 滑模控制器； 滑模观测器

基金项目：* 2015年许昌市科技发展计划项目(1502093)

通讯作者：苏良昱

中图分类号：TM 301.2文献标志码： A

收稿日期：2015-04-28

SPMSM Control System Design Based on PCHD

Model and Sliding Mode Control

SULiangyu

(Xuchang University, Xuchang 461000， China)

Abstract：In order to improve the stability, anti-interference and robustness of surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM), the mathematical model of surface permanent magnet synchronous motor was established based on PCHD theory. The speed adjustment and estimation algorithm of surface permanent magnet synchronous motor were proposed on the basis of sliding mode control theory. And the speed sliding mode controller was designed. The motor speed was estimated by a sliding mode observer. Finally simulation experiments were carried out by using MATLAB. The simulation results showed that the actual speed and estimated speed could fit well and the speed tracking performance was better. This speed set and estimated strategy of control system had good anti-interference performance.

Key words： surface permanent magnet synchronous motor(SPMSM)； PCHD； sliding mode controller； sliding mode observer

0引言

表贴式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM)具有结构紧凑、功率密度高、转矩惯性比高等优点，但是作为被控对象，其多变量、非线性、强耦合等特点导致在实际应用中存在许多问题[1-2]。目前，广泛使用的矢量控制和转矩控制两种控制方法，虽然能够获得较好的动态、静态性能，但是由于参数的变化、转矩的波动，系统的鲁棒性大大降低[3]。随着先进控制理论的发展，自适应控制[4-5]、滑模变结构控制[6-8]、无源控制[9-11]等方法逐渐出现在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制中。文献[12]基于PCHD原理，研究了PMSM建模和速度控制问题；文献[13]在无源控制的基础上，设计了开关磁阻电机控制器。针对SPMSM控制过程中存在的非线性问题，本文主要建立SPMSM PCHD数学模型并设计一种基于滑模控制理论的SPMSM控制系统，以提高系统的可靠性和鲁棒性。……